处理器性能

cpu性能指标是什么

cpu性能指标是什么?下面将由店铺带大家来解答这个疑问吧，希

望对大家有所收获!

CPU简述

CPU的英文全称是CentralProcessingUnit，即中央处理器。

CPU从雏形出现到发展壮大的今天，由于制造技术的越来越先进，其

集成度越来越高，内部的晶体管数达到几百万个。虽然从最初的CPU

发展到现在其晶体管数增加了几十倍，但是CPU的内部结构仍然可分

为控制单元，逻辑单元和存储单元三大部分。CPU的性能大致上反映

出了它所配置的那部微机的性能，因此CPU的性能指标十分重要。

CPU性能主要取决于其主频和工作效率。

CPU性能主频

也就是CPU的时钟频率，简单地说也就是CPU的工作频率。一

般说来，一个时钟周期完成的指令数是固定的，所以主频越高，

CPU的速度也就越快了。不过由于各种CPU的内部结构也不尽相同，

所以并不能完全用主频来概括CPU的性能。至于外频就是系统总线的

工作频率;而倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数。用公式表示就是：

主频=外频×倍频。我们通常说的赛扬433、PIII550都是指CPU的主

频而言的。

CPU性能总线速度

一般等同于CPU的外频。

内存总线的速度对整个系统性能来说很重要，由于内存速度的发

展滞后于CPU的发展速度，为了缓解内存带来的瓶颈，所以出现了二

级缓存，来协调两者之间的差异，而内存总线速度就是指CPU与二级

(L2)高速缓存和内存之间的工作频率。

工作电压

工作电压指的也就是CPU正常工作所需的电压。

早期CPU(386、486)由于工艺落后，它们的工作电压一般为5V，

发展到奔腾586时，已经是3.5V/3.3V/2.8V了，随着CPU的制造工

艺与主频的提高，CPU的工作电压有逐步下降的趋势，Intel最新出品

的Coppermine已经采用1.6V的工作电压了。低电压能让可移动便携

式笔记本，平板的电池续航时间提升，第二低电压能使CPU工作时的

温度降低，温度低才能让CPU工作在一个非常稳定的状态，第三，低

电压能使CPU在超频技术方面得到更大的发展。

协处理器

在486以前的CPU里面，是没有内置协处理器的。

由于协处理器主要的功能就是负责浮点运算，因此386、286、

8088等等微机CPU的浮点运算性能都相当落后，自从486以后，

CPU一般都内置了协处理器，协处理器的功能也不再局限于增强浮点

运算。现在CPU的浮点单元(协处理器)往往对多媒体指令进行了优化。

比如Intel的MMX技术，MMX是“多媒体扩展指令集”的缩写。

MMX是Intel公司在1996年为增强PentiumCPU在音像、图形和通

信应用方面而采取的新技术。为CPU新增加57条MMX指令，把处

理多媒体的能力提高了60%左右。

流水技术

流水线(pipeline)是Intel首次在486芯片中开始使用的。

流水线的工作方式就像工业生产上的装配流水线。在CPU中由

5~6个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线，然后将一条

X86指令分成5~6步后再由这些电路单元分别执行，这样就能实现在

一个CPU时钟周期完成一条指令，因此提高了CPU的运算速度。超

流水线是指某型CPU内部的流水线超过通常的5~6步以上，例如

Pentiumpro的流水线就长达14步。将流水线设计的步(级)数越多，

其完成一条指令的速度越快，因此才能适应工作主频更高的CPU。超

标量是指在一个时钟周期内CPU可以执行一条以上的指令。这在486

或者以前的CPU上是很难想象的，只有Pentium级以上CPU才具有

这种超标量结构;这是因为现代的CPU越来越多的采用了RISC技术，

所以才会超标量的CPU。

超线程

可以同时执行多重线程，就能够让CPU发挥更大效率，那就是超

线程(Hyper-Threading)技术，超线程技术减少了系统资源的浪费，可

以把一颗CPU模拟成两颗CPU使用，在同时间内更有效地利用资源

来提高性能。

制程技术

制程越小发热量越小，这样就可以集成更多的晶体管，CPU效率

也就更高。

乱序执行和分枝预测，乱序执行是指CPU采用了允许将多条指令

不按程序规定的顺序分开发送给各相应电路单元处理的技术。

分枝是指程序运行时需要改变的节点。分枝有无条件分枝和有条

件分枝，其中无条件分枝只需要CPU按指令顺序执行，而条件分枝则

必须根据处理结果再决定程序运行方向是否改变，因此需要“分枝预

测”技术处理的是条件分枝。

L1高速缓存，也就是我们经常说的一级高速缓存。在CPU里面内

置了高速缓存可以提高CPU的运行效率。

采用回写(WriteBack)结构的高速缓存。它对读和写操作均有可提

供缓存。而采用写通(Write-through)结构的高速缓存，仅对读操作有

效。在486以上的计算机中基本采用了回写式高速缓存。

L2高速缓存，指CPU外部的高速缓存。

高速缓存是内置于CPU用来缓冲待处理的数据。缓存越大，可缓

存的数据越多。但是L2Cache(L2高速缓存)并不是越大越好，超过某

一额定效率提高并不明显。L2Cache越大，发热相对增加造成数据堆

叠在L2Cache上。

PentiumPro处理器的L2和CPU运行在相同频率下的，但成本

昂贵，所以PentiumII运行在相当于CPU频率一半下的，容量为

512K。为降低成本Intel公司曾生产了一种不带L2的CPU名为赛扬。

制造工艺。

PentiumCPU的制造工艺是0.35微米，PII和赛扬可以达到0.25

微米，最新的CPU制造工艺可以达到0.18微米，并且将采用铜配线技

术，可以极大地提高CPU的集成度和工作频率，现在很多笔记本的

CPU已经采用了65nm的生产工艺了，在不久的将来，45nm,32nm,

甚至更小尺寸的CPU规格将诞生出来。

3阶缓存

L1Cache(一级缓存)是CPU第一层高速缓存，分为数据缓存和

指令缓存内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，

不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在CPU管芯

面积不能太大的情况下，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。一般

服务器CPU的L1缓存的容量通常在32-256KB。

L2Cache(二级缓存)是CPU的第二层高速缓存，分内部和外部

两种芯片。内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同，而外部的二级

缓存则只有主频的一半。L2高速缓存容量也会影响CPU的性能，原则

是越大越好，以前家庭用CPU容量最大的是512KB，现在笔记本电脑

中也可以达到2M，而服务器和工作站上用CPU的L2高速缓存更高，

可以达到8M以上。

L3Cache(三级缓存)，分为两种，早期的是外置，现在的都是内

置的。而它的实际作用即是，L3缓存的应用可以进一步降低内存延迟，

同时提升大数据量计算时处理器的性能。降低内存延迟和提升大数据

量计算能力对游戏都很有帮助。而在服务器领域增加L3缓存在性能方

面仍然有显著的提升。比方具有较大L3缓存的配置利用物理内存会更

有效，故它比较慢的磁盘I/O子系统可以处理更多的数据请求。具有

较大L3缓存的处理器提供更有效的文件系统缓存行为及较短消息和处

理器队列长度。